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Subnetting


Was ist Subnetting:

Unter Subnetting versteht man das Unterteilen eines Netzes in mehrere Unternetze (Subnets), die allerdings alle im selben Netzwerk bleiben.

Warum Subnetting:

Der Hauptgrund warum man Subnetting betreibt ist, dass man die Verschwendung von Hostadressen reduzieren möchte.

Subnetting:

Um Subnetting zu verstehen ist es wichtig sich im Vorfeld mit dem binären Rechnen zu befassen.

Aufbau einer IP Adresse:

Eine IP-Adresse besteht aus insgesamt 4 Oktetten a 8 bit (insg. 32 Bit Adresslänge). Diese werden dezimal notiert und durch Punkte getrennt. Dies nennt man „dottet notation“. z.B. 192.168.0.1
Die IP-Adresse splittet sich in 2 Teile auf. Sie besteht aus:
  • Netzadresse (Net-ID)
  • Hostadresse (Host-ID)
Dies kann man durchaus mit dem normalen Telefonnetz vergleichen. Die Ortsvorwahl wäre in diesem Falle die Netzadresse, und die Telefonnummer die Hostadresse.

Eine IP-Adresse ist hinter dem für uns Dargestellten binär, da ein Computer nur Nullen und Einsen versteht.
Binär sieht eine IP-Adresse wie folgt aus:

192.168.0.1
1100 0000.1010 1000.0000 0000.0000 0001

Nehmen wir das 1. Oktett als Beispiel für die binäre Darstellung. Wir wollen also die dezimale Zahl 192 binär darstellen.

Merke: Binär rechnet sich in Potenzen auf der Basis 2. Jenachdem an welcher Stelle eine 1 gesetzt wird, entspricht diese dem jeweiligen Dezimalwert einer Potenz auf der Basis von 2, z.B. eine 1 an der 8. Stelle von Rechts aus gesehen entspricht 27 = 128.
Ein Oktett einer IP Adresse baut sich wie nachfolgend dargestellt wird auf. In dem Beispiel ist die Dezimalzahl 192 binär dargestellt.

Potenz                    27        26        25        24        23        22        21        20
Dezimalwert        128        64        32        16        8        4           2         1
Zahl dezimal Bsp                                            192
Darstellung binär    1          1          0          0         0          0         0         0

Gerechnet sieht das wie folgt aus. 128 + 64 = 192

Klassifizierung von Netzen

Netze lassen sich klassifiziert oder klassenlos (CIDR) einteilen.

Kommen wir zuerst zu der Einteilung nach Klassen und anschließend zur klassenlosen Einteilung.

Man teilt Netze in folgende Klassen ein.

Klasse A, B, C, D, E

Unterschieden werden die Netzwerkklassen daran, wie viele Bits der Adresse für die Net-ID verwendet werden.

Klasse A: 8 Bits Net-ID, 24 Bits Host-ID
Klasse B: 16 Bits Net-ID, 16 Bits Host-ID
Klasse C: 24 Bits Net-ID, 8 Bits Host-ID
Klasse D: 32 Bits Net-ID, wird für Multicasting verwendet.
Klasse E: wird nur für experimentelle Zwecke genutzt, im aktiven Einsatz wird es nicht genutzt

Zu welcher Klasse eine IP-Adresse gehört kann man am "Class Identifier" erkennen. Hierzu betrachtet man das 1. Oktett einer IP. Dieses rechnet man sich in Binär um. Je nachdem wie die 1. Bits aussehen, ist die Klassenzugehörigkeit zu bestimmen. Die nachfolgend dargestellten Bits sind reserviert. Da in einem Klasse A Netz das 1. Bit mit 0 reserviert ist stehen in einem Klasse A Netz nur noch 7 Bits zur Adressierung des Netzwerkes zu Verfügung (27 = 128 Netze). Dementsprechend können bei einem Klasse A Netz dann 224-2 = 16777214 Hosts adressiert werden.

Klasse A: 0
Klasse B: 10
Klasse C: 110
Klasse D: 1110
Klasse E: 1111

Durch die Reservierung der ersten Bits ergeben sich für die jeweiligen Netzklassen Dezimal-Ranges im 1. Oktett.

Klasse A: 0000 0001 (1) bis 0111 1111 (127)
Klasse B: 1000 0000 (128) bis 1011 1111 (191)
Klasse C: 1100 0000 (192) bis 1101 1111 (223)
Klasse D: 1110 0000 (224) bis 1110 1111 (239)
Klasse E: 1111 0000 (240) bis 1111 1111 (255)

Die Zugehörigkeit zur jeweiligen Netzklasse kann neben dem Class Identifier anhand der Subnet-Maske abgelesen werden. An ihr ist erkennbar wieviele Bits für die Netzadressierung und wie viele für die Hostadressierung verwendet werden. In nicht gesubnetteten Netzen sehen die Subnetzmasken wie folgt aus.

Klasse A: 255.0.0.0
Klasse B: 255.255.0.0
Klasse C: 255.255.255.0

Besonderheiten Netzadressierung:

Generell können je nachdem wie viele Net-ID Bits vorhanden sind entsprechend viele Netze adressiert werden. z.B. Klasse B Netz (214 = 16348 Netze).
Wichtig! Die für den "Class Identifier" reservierten Bits müssen bei der Netzanzahlberechnung weggelassen werden. Sonst wären es bei einem Klasse B Netz 216 Netze.

Eine weitere Besonderheit liegt bei einem Klasse A Netz vor. Hier müssen wenn man 27 adressierbare Netze (ohne reserviertes Class Identifier Bit) rechnet, noch 2 Netze abziehen und zwar aus folgendem Grund.
27 = 128 Netze - 2 = 126 Netze.
Abzuziehen ist das Netz welches entstehen würde, wenn im 1. Oktett alle Bits auf 0 stünden, da dieses Netz nicht adressierfähig ist und die Netze mit einer 127 im 1. Oktett, da diese Zahl für den Loopback reserviert ist.

Besonderheiten Host-Adressierung:

Bei der Anzahl der in einem Netz adressierbarer Hosts ist zu beachten, dass immer 2 Hostadressen von der maximalen Anzahl abzuziehen sind.
Es handelt sich hier um die Netzadresse und die Broadcastadresse. Die Netzadresse ist die im jeweiligen Netz niedrigste Adresse, die Broadcastadresse die im jeweiligen Netz höchste Adresse.

Beispiel:
In einem Klasse C Netz sind rechnerisch maximal 256 Hosts (28) adressierbar. Abzüglich der beiden Adressen verbleiben als reell adressierbare Hosts 254 Stück.

CIDR Netze

CIDR = Classless Inter Domain Routing

Durch CIDR wird die sonst starre Einteilung in Netzklassen aufgeweicht. Nach Klassen eingeteilte Netze sind starr festgelegt, wie viele Bits für die Netzadressierung verwendet werden (8 / 16 / 24 bit). Bei CIDR kann dies variabel festgelegt werden. Erkennbar wird dies durch eine besondere Schreibweise der IP-Adresse.

z.B. 100.233.56.33/25
An der Zahl nach dem / kann man erkennen wie viele Bits für die Net-ID verwendet werden. In diesem Fall handelt es sich um 25 bits.

Bei CIDR Netzen liegt neben der bisher bekannten Subnet-Maske eine zusätzliche CIDR Maske vor. Diese ist ersteinmal mit der Subnet Maske identisch.

Bei einem zugewiesenem Netz von 100.233.56.33/25 sehen die beiden Masken wie folgt aus.

IP Adresse: 100.233.56.33
CIDR Maske: 255.255.255.128
Subnet Maske: 255.255.255.128

Im Grunde könnte man sagen dass es sich hierbei um ein bereits gesubnettetes Klasse C Netz handelt. Anhand der Subnetmaske liese sich ablesen, dass 2 Netze bestehen, mit jeweils 128-2 adressierbaren Hosts.

Achtung: Nehmen wir an, dass diese IP-Adresse unserem Unternehmen zugewiesen wurde. So sind diesem Unternehmen nicht 2 Subnetze zugewiesen worden, sondern nur ein Netz welches 128-2 adressierbare Hosts beinhaltet. Dies kann an der CIDR Maske erkannt werden. Möchte man dieses Netz in Subnetze unterteilen, so gibt man dies wie bisher auch in der Subnetzmaske an. An der CIDR Maske und an der Net-bit Angabe (/25) ändert sich nichts.

Subnetting - Wie macht mans :)


Gegeben:

Nehmen wir als Beispiel ein privates Klasse C Netz. Als IP ist 192.168.10.20 gegeben.
Aufgabenstellung ist die Unterteilung dieses Netzes in 6 Subnetze.

Gesucht:

Subnet-Maske, Anzahl Host-Bits, Anzahl Net-Bits, IP-Ranges Subnets plus jeweilige Netzadressen und Broadcastadressen

Lösung:

Zuersteinmal muss man beachten dass Subnetze nur aufgrund von 2er Potenzen gebildet werden können, da man sich Bits aus dem Host-ID Bereich für die Netzadressierung ausleiht.
Um das Netz in 6 Subnetze aufzuteilen müssen 8 Subnetze erstellt werden. Bei einem Klasse C Netz können maximal 256 Hosts adressiert werden. Also ist es am einfachsten diese Hostanzahl durch 8 zu teilen. 256 / 8 = 32. Damit ist berechnet, wieviele Hosts pro Subnet vorhanden sind.

Nun stellen wir uns die Frage. Woran kann man denn eigentlich erkennen was welches Subnetz ist, und wie gross und wie viele Hosts etc....
Ganz einfach. Dieses erkennt man und legt es anhand der Subnetzmaske fest.

Die Standardsubnetmaske für ein Klasse C Netz ist 255.255.255.0. An den jeweiligen Oktetts und dem Wert den es einnimmt kann erkannt werden wieviel Bits für die Netzadressierung genutzt werden.
Aber zurück zu unserem Beispiel:
Ziehe ich die 32 Hosts von 256 maximalen Hosts ab erhalte ich einen Wert von 224.
Die Anzahl der adressierbaren Hosts pro Subnetz kann anhand der Differenz zwischen 256 und 224 abgelesen werden. 256-224 = 32 Hosts.

Also sieht die Subnet-Maske für 8 Subnets bei einem Klasse C Netz wie folgt aus: 255.255.255.224
In binärer Schreibweise: 1111 1111. 1111 1111. 1111 1111. 1110 0000
                                     255.            255.            255.            128+64+32 (224)

Net-ID Bits: 27
Host-ID Bits: 5 (es sind 25 Hosts adressierbar)


1. Subnet:
Netzadresse: 192.168.10.0
IP Range: 192.168.10.1-192.168.10.30
Broadcastadresse: 192.168.10.31

2. Subnet:
Netzadresse: 192.168.10.32
IP Range: 192.168.10.33-192.168.10.62
Broadcastadresse: 192.168.10.63

usw.....

Was im übrigen bei einer Subnetmaske nie vorkommen darf ist in Bezug auf unser Beispiel eine Setzung der Bits im letzten Oktett wie folgt.
1011 0000 <--- nicht erlaubt.
Subnetze können nur gebildet werden, wenn man sich die Bits nacheinander ausleiht.
Dementsprechend können in einer Subnetmaske in dezimaler Schreibweise nur gewisse Werte stehen. Diese sind.

128 (1000 0000)
192 (1100 0000)
224 (1110 0000)
240 (1111 0000)
248 (1111 1000)
252 (1111 1100)
254 (1111 1110)
255 (1111 1111)

Eine weitere gute (englische) Anleitung, finden Sie hier 



Sie haben Fragen oder Anregungen?

Sascha K.  schrieb am Nov 20, 2017:

Schönes Tutorial, jedoch ist ein kleiner Fehler drin:
"Host-ID Bits: 5 (es sind 25 Hosts adressierbar)";
müsste eigentlich richtig heißen, dass 32 Hosts (bzw. 30) adressierbar sind.
Weil 2^5 ist 32 und nicht 25.

:)


Mario  schrieb am Nov 20, 2017:

Vielen Dank für den Hinweis, dass scheint aber ein Darstellungsfehler, es sollte in der Tat 2^5
heissen (hochgestellte 5), ich werd mal in der Formatierung gucken, was da schief gelaufen ist.


Sara schrieb am June 24, 2008, 3:00 pm:

Hallo,

wieso muss man den Hostanzahl durch 8 teilen (256 / 8 = 3) wenn 6 Subnetze benötigt
werden?


Boris schrieb am November 26, 2008, 1:58 pm:

weil man nur 2^2=4 2^3=8 usw. rechnet

subnetze 6=&lt;2^x


Andreas Rothwangl schrieb am May 20, 2009, 12:18 am:

Trifft es dann zu, dass in einem Klasse C-Netzwerk somit 256 Subnets möglich sind? argumentum:
256/8= 32 Hosts je Subnet - folglich 256/256= 1 Host je Subnet? Oder hab ich das falsch
verstanden?


markus schrieb am April 13, 2010, 1:46 pm:

hi andi...
denke nicht da es geht...
weil du minderstens 1 subnet ID hast und eine adresse für broadcast pro subnet drauf
geht.

hab ich da richtig gedacht? oO


Blacky_Rautenmusik schrieb am May 18, 2010, 9:53 am:

Sitze grade im Unterricht.Thema IP-Adressierung,Subnetting.
Habe keinen Plan,hilflos,arggh.
Bis zu der Seite.

Danke euch

hohohom morgul


Steve schrieb am May 19, 2010, 3:22 pm:

Danke die Seite hat mir echt viel geholfen&#33;&#33;&#33;

habe allerdings zwei
Fragen

Host-ID Bits: 5 &lt;--- 5 weil beim letzten oktett die letzten 5 Bits nullen sind
und diese uns deshalb für die Host zur verfügung stehen??

Frage 2
was wäre wenn wir 5 Subnetze brauchen würden? das 6ste Subnetz dann trotzdem erstellen?


Markus  schrieb am Nov 20, 2017:

Bei 5 Subnetzen müssten doch auch 8
&amp;amp;amp;amp;amp;amp;quot;verschwenden&amp;amp;amp;amp;amp;amp;quot;. Also wie bei dem
Beispiel mit 6 Subnetzen. 3 sind Schwund.


Julien schrieb am October 3, 2010, 7:01 pm:

bei 5 netzen geht ja 2^3 also 6 und 6 sind ja mehr als 5 ;) also geht das..


Mario schrieb am November 22, 2010, 8:36 pm:

Aber 2^3 sind nicht 6 Julien ;).

2*2*2 = 8 von daher fallen 3 Subnetze weg bzw. sind
einfach da ^^.

:)


Simon schrieb am January 10, 2011, 11:15 pm:

Ganz gutes Tutorial&#33; Vielen Dank, hat mir weitergeholfen. Jedoch noch eine Frage. Wie
kommt man auf die IP-Ranges inkl. Netzadresse und Broadcastadresse?


Robert schrieb am January 24, 2011, 6:25 pm:

Ich würde sogar sagen, dass es 2^5-1 mögliche Hosts sind, da in jedem Subnetz noch eine Adresse
durch den Broadcast belegt wird.


Shadow schrieb am February 12, 2011, 2:37 pm:

Es sind 2^5-2 mögliche Hosts, da die Netzadresse auch eine Adresse belegt.



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